LATEX

محاكاة ثقب-دودى على الحاسوب الكمومى لغوغل

 فى تجربة جديدة نشرت على مجلة Nature تمت محاكاة ثقب-دودى wormhole على حاسوب كمومى quantum computer باستخدام نظرية كمومية تعرف باسم نموذج ساشداف Sachdev و ييه Ye و كايتاف Kitaev او نموذج ال SYK اختصارا.

الحاسوب الكمومى الذى استخدم فى التجربة هو اقوى حاسوب كمومى موجود اليوم وهو تابع الى غوغل وبالضبط  الى مختبرهم  فى الذكاء الاصطناعى الكمومى . هذا الحاسوب الكمومى  يستخدم حوال 50 بت كمومى quantum bits.

الثقب-الدودى هو نفق قى الفضاء-زمن يربط بين نقطتين قد تبعدان عن بعضهما البعض بملايين السنوات الضوئية.

بعبارة ادق الثقب-الدودى هو عبارة عن ثقبين اسودين مرتبطين ببعهضما البعض.

هذه التجربة هى اول مثال نظرى-تجربى عن تخمينية ال ER=EPR.

تذكروا ال ER هو الثقب-دودى اينتشاين Einstein و روزن Rosen.

اما ال EPR فهو التشابك الكمومى اينشتاين Einstein و بودولسكى Podolsky و روزن Rosen.

اذن ال ER=EPR تعنى ان التشابكات الكمومية بين مجموعيتن من الجسيمات قد تبعدان عن بعضهما البعض بملايين السنوات الضوئية هو مكافئى الى ثقب-دودى يربط بين المجموعتين.

ال ER=EPR تعنى بكل بساطة ان النسبية العامة هى ليست الا ميكانيك كمومى لا اقل و لا اكثر.

ال ER=EPR هى ذات علاقة متينة بالهولوغرافيا holography و الثنائية الثقالية-المعيارية gauge-gravity duality و التقابل بين فضاءات-زمن دى سيتر الضدية anti-de Sitter spacetime و نظريات الحقول الكونفورمال conformal field theory التى تعرف اختصارا ب التقابل AdS/CFT.

نموذج ال SYK الذى استخدم فى التجربة يلعب دور  نظرية الحقل الكونفورمال اى النظرية المعيارية اى ال EPR.

و نموذج ال SYK هو نموذج شهير من  فيزياء المادة المكثفة condensed matter يستخدم فى وصف المعادن الغريبة strange metals لكنه اشتهر منذ ستة سنوات فى نظريات الاوتار string theory و نظريات  المعلومات information theory على يد كايتاف Kitaev الذى بين انه ثنوى dual اى مكافئ الى نظرية الثقالة الديلاتونية dilaton gravity فى بعدين و بالخصوص فهو مكافئى الى ثقب اسود فى فضاء-زمن دى سيتر الضدى ببعدين AdS2.

نموذج ال SYK هو نموذج تنسورى tensor تسيطر عليه مخططات فايمان البطيخة  melon عكس النماذج الشعاعية vector (مثل نموذج ايزينغ Ising و نموذج هايزنبرغ Heisenberg) الذى تسيطر عليه مخططات فايمان الفقاعة bubble و ايضا عكس النماذج المصفوفية matrix (مثل نموذج يانغ Yang و ميلز Mills المعيارى) الذى تسيطر عليه مخططات فايمان المستوية planar  كل هذا فى النهاية N يذهب الى مالانهاية حيث N هو عدد الحقول.

اهم نقطة هنا يجب تذكرها ان نموذج ساشداف -ييه- كايتاف او نموذج ال SYK هو ثنوى (مكافئ) لثقب اسود فى بعدين AdS2.

اذن حتى نحصل على ثقب-دودى علينا وضع نموذجى SYK معا بشكل معين بحيث ان الاقتران بين نظريتى ال SYK تحاكى الاقتران بين الثقبين الاسودين AdS2 الذى يعطى ثقب-دودى هولوغرافى.

كل نموذج SYK من هذين النموذجين فى هذه التجربة هو فى الحقيقة  نظرية كمومية و بالتالى فانه بعبر عنه بمجموعة من الكيوبيتات qubits (مفردها كيبوت qubit أو البت الكمومى quantum bit وهو وحدة المعلومة الكمومية).

الآن نصل الى نظرية المعلومات حيث انه تم تطوير بروتوكول protocol جديد يسمح بالنقل-البعيد الكمومى quantum teleportation لاى كيوبت من احد نموذجى ال SYK فى التجربة الى نموذج ال SYK الآخر.

هذا البروتوكول  من وجهة نظر النظرية الثقالية يكافئ ارسال اشارة من احد فتحتى الثقب-الدودى الى الفتحة الاخرى.

اذن لدينا ثقب-دودى قابل-للعبور traversable wormehole وهذا فى حد ذاته انجاز هائل.







من اراد ان يجمع فى دراسته بين فلسفة الفيزياء و الفيزياء النظرية و الذكاء الاصطناعى

 من اراد ان يجمع فى دراسته بين فلسفة الفيزياء و الفيزياء النظرية و الذكاء الاصطناعى فعليه بدراسة الميكانيك الكمومى.

اولا الميكانيك الكمومى يسمح لك بالولوج الى الفيزياء النظرية عبر اعظم مسألة فى الفيزياء النظرية (التحليلية) وهى مسألة (الثقالة الكمومية) التى لا يمكن حلها الا عبر حل معضلات (ضياع المعلومات فى الثقب الاسود) و (مفردة الانفجار الاعظم و الزمن الكمومى) و (انبعاث الفضاء-زمن).
ثانيا الميكانيك الكمومى يسمح لك ايضا بالولوج الى فلسفة الفيزياء عبر اعظم مسألة فى الفيزياء النظرية (الاساسية) وهى مسألة (الرصد الكمومى) التى لا يمكن حلها الا عبر حل معضلات (دور الوعى فى الميكانيك الكمومى) و (انهيار دالة الموجة) و (مبرهنة بال و تفسير الميكانيك الكمومى).
و ثالثا الميكانيك الكمومى يسمح لك بالولوج الى الذكاء الاصطناعى عبر اهم مسألة اليوم فى الفيزياء الكمومية وهى مسألة (الحاسوبية الكمومية) التى لا يمكن حلها الا عبر حل معضلات (التشابك الكمومى او ماهية الفضاء) و (الديكوهيرانس او الحدود بين الكلاسيكى-و-الكمومى) و (الخوارزميات الكمومية).
بكل بساطة لا يمكن للذكاء الاصطناعى ان يكون كلاسيكى و لديه فرصة ان يكون كمومى و هى فرصة قد تكون غير كافية وهذا عكس الوعى الذى قد يكون كلاسيكى فى حقيقته.

الوعى و الميكانيك الكمومى

 و من أهم المواضيع التى ناقشناها هناعلى الفايسبوك و من اول يوم دخلنا فيه الى الفايسبوك عام 2016 هو موضوع دور (الوعى) فى (الميكانيك الكمومى).

وكنا دائما نقول ان (الوعى هو الذى يؤدى الى انهيار دالة الموجة) وهذا هو ما يحدث فى عملية (الرصد فى الكمومى).
وكتبت بعض الابحاث على الاركايف تتحدث صراحة عن ما أسميه الثنائية الكمومية و دور الوعى فى الانهيار. ثم نشرت تلك الابحاث فى اطار كتاب عن فلسفة الكمومى.
و قد كان هذا الذى قمت به مغامرة علمية -وهى مازالت كذلك- لان الفيزيائيين يتأففون من الثنائية dualism فكل الفيزياء قائمة على الجسمانية physicalism. حتى الفلاسفة فهم لا يرحمون من يقول بالثنائية و لو ان الوضع عندهم اكثر تسامحا.
اذن دور الوعى فى الميكانيك الكمومى و بالضبط فى انهيار دالة الموجة و هى فكرة كان قد بدأها العملاق فيغنر Wigner فى الخمسينات (فى التجربة الفكرية المعروفة اليوم باسم صديق فيغنر) هى فكرة كنت اعتقد ان الفيزيائيين و الفلاسفة سوف يرجعون اليها لكننى لم اتوقع هذه السرعة التى حدث بها هذا الامر.
الكتاب فى الرابط من فيزيائيين و فلاسفة معروفين على رأسهم دافيد شالمرز David Chalmers لا يتكلم الا فى هذا الموضوع موضوع دور الوعى فى انهيار دالة الموجة خلال عملية الرصد الكمومى.
شخصيا اشعر بالاحباط لانه كان يجب ان تكون احدى مقالاتى فى هذا الكتاب لكن المشكلة فقط اننى لا اعرف المحرر شخصيا و لا اعرف اى من هؤلاء المؤلفين فى الكتاب. هذه هى فقط المشكلة مشكلة العزلة العلمية-الاجتماعية.
لا يمكن ابدا لاحد ان ينجح لوحده فيجب ان يكون هناك تعاون و تعاضد علمى-اجتماعى فهى ليست قضية نشر بل يجب ان تنشر مع الآخرين حتى يُقرأ لك. بل هى ليست حتى قضية عبقرية.
حتى اينتشاين مثلا وهو اكبر العباقرة فانه لو كان معزولا اجتماعيا و علميا و نفسيا و جامعيا لما سمع بنظريته النسبية احد حتى لو كان نشرها.
النشر لوحده لا يكفى. يجب النشر مع الآخرين و يجب معرفة الآخرين و يجب التعاون مع الآخرين.

قصة الميكانيك الكمومى

 الميكانيك الكمومى هو قلب الفيزياء النظرية بل هو قلب الفيزياء و العلم بمجمله فهو النظرية الاساسية للطبيعة و الواقع.

و الميكانيك الكمومى هو انجح نظرية تجريبيا فى التاريخ العلمى.
و الميكانيك الكمومى هو اساس التكنولوجيا الحديثة (مثلا انصاف النواقل و النواقل الممتازة ووو).
و الميكانيك الكمومى هو ايضا اساس التكنولوجيا المستقبلية (الحاسوبية الكمومية و الذكاء الاصطناعى ووو).
ايضا الميكانيك الكمومى الخاص بهندسة الفضاء-زمن هو اكبر اهداف الفيزياء النظرية الحديثة (وهذا ما يسمى نظرية الثقالة الكمومية).
لكن هل الفضاء-زمن يجب ان يكون فعلا كمومى. الجواب المتداول هو نعم وهذا تؤكده معضلة ضياع المعلومات فى الثقب الاسود.
و الميكانيك الكمومى مع النسبية العامة و الترموديناميك تبقى من اكبر تحدياته معضلة ضياع المعلومات فى الثقب الاسود التى تنص على ان المادة الساقطة فى الثقب الاسود لا يمكن استرجاعها و بعد ان يتبخر الثقب الاسود بالكامل تضيع تلك المادة بالكامل فى المفردة.
اذن الميكانيك الكمومى يرفض ضياع المادة عند الموت فى أكبر المعمرين فى الكون (الثقوب السوداء) لكن يقبل ضياع الوعى عند الموت فى اقل المعمرين فى الكون (الانسان).
و الميكانيك الكمومى هو المدخل الى الميتافيزيقا التجريبية (وهذا ما يسمى معضلة الرصد الكمومى).
اذن الراصد او الوعى فى عملية الرصد و فى الكون بصفة عامة له دور غير-قابل للاختزال الى التفاعلات المعروفة.
لكن هل الوعى يجب ان يخضع فعلا الى عمليتى التراكب الخطى و التشابك الكمومى وهما اساس كل الظواهر الكمومية.
الجواب قد يكون لا وهذا يعنى ان الوعى -على عكس كل شيء آخر فى الكون- يقاوم انهيار دالة الموجة.
و فى الحالة التى تكون فيها هذه المقاومة لانهائية فان هذا يعنى ان الوعى كلاسيكى وان الميكانيك الكلاسيكى هو نظرية اساسية فى حد ذاتها تصف الوعى.
و الميكانيك الكمومى هو ايضا النظرية الاساسية لوصف الانفجار الاعظم الذى بدأ عنده الزمن.
ومعضلة الزمن تجمع بين معضلة الزمن الالهى (الخارجى) و الزمن الكونى (الداخلى) و الزمن النفسى (الوعى).
والزمن هو مطلق فى الميكانيك الكمومى لكنه نسبى فى النسبية العامة. وهذا اساس معضلة الزمن الكمومى فى نظرية الثقالة الكمومية التى تكمن فى كيفية التعامل مع الزمن كحقل كمومى رغم ان الحقل الكمومى يحتاج الى الزمن الكلاسيكى من اجل اى يكون حقلا كموميا.
والزمن مرتبط بالوعى. فمعضلة تدفق الزمن و معضلة سهم الزمن و معضلة اتجاه السببية و معضلة حرية الارادة التى تعتمد على السببية كلها تعتمد على ان الوعى هو زمن النفس و ان الزمن هو وعى الفضاء-زمن.
ثم هناك معضلة ان الزمن لورنتزى و ليس اقليدى وهذا يعنى ان الزمن ليس حاسوبى (اى يخضع لقواعد المنطق و الحساب).
والميكانيك الكمومى هو مكافئ تماما لنظرية الثقالة الكمومية للهندسة غير-التبديلية. اذن فى هذه الحالة على الاقل نختزل معضلتى (الثقالة الكمومية) و (اسس الميكانيك الكمومى) الى معضلة واحدة.
لنقدم هذا الحل الجزئى ( الوعى هو فضاء-زمن النفس- الوعى كلاسيكى- الزمن كلاسيكى-كمومى مختلط - الزمن اقليدى-لورنتزى مختلط - الزمن هو توحيد الزمن الكونى مع الزمن النفسى - الفضاء كمومى- الفضاء-زمن هو كلاسيكى-كمومى مختلط -معضلة ضياع المعلومات فى الثقب هى بالضبط معضلة الرصد الكمومى من الناحية الفيزيائية و معضلة ضياع المعلومات فى الثقب هى نظير معضلة ضياع الوعى فى الموت ميتافيزيقيا).